张衡皱眉。
三人陷入了沉默。
窗外秋风呼啸,吹得木板墙呜呜作响。
油灯的火苗摇曳不定,把三个人的影子拉得忽长忽短。
良久,石磊开口:
“要不……咱们先做个小的?不用海神钢,就用普通熟铁。压力小点没关系,先验证结构可行不可行。等海神钢出来了,再做大的。”
“也只能这样了。”
张衡点头,
“那就定个尺寸:锅炉直径一尺,高两尺。汽缸直径三寸,行程一尺。先做一台最小号的,试试看。”
方案定了,接下来是分工。
张衡负责机械结构设计。
他带着五个将作监的匠人,开始画详细的零件图。
齿轮的齿形、连杆的长度、曲轴的偏心距……每一个尺寸都要反复计算、核对。
祖冲之负责热力计算和材料选择。
锅炉的壁厚要多少才能承受压力?
管路的直径多大才不影响蒸汽流量?
密封用什么材料?
他整天泡在格物院的资料库里,翻找各种关于金属性能、耐热材料、密封胶的记录。
石磊因为手伤,暂时做不了精细活,但他也没闲着。
他带着两个学徒,开始收集长安城里各种锅炉、压力容器的使用情况——酒楼的大汤锅、药铺的蒸馏器、染坊的蒸锅……
凡是和蒸汽、压力沾边的,他都去看了,记下它们的结构、材料、常见问题。
“石先生,您这手还没好,就别到处跑了。”
一个学徒劝他。
“手不能动,眼睛还能看,脑子还能想。”
石磊摇头,
“李司徒说了,这蒸汽机是个新东西,没现成的例子可抄。咱们得多看、多想,别人的失败经验,说不定就是咱们的成功窍门。”
十一月初十,第一台原型机开始组装。
零件摆了一地:
熟铁锻打的锅炉,像个大水缸;
铜制的汽缸,内壁磨得锃亮;
硬木做的活塞,外面包了两层浸过油的牛皮做密封;
铁制的连杆和曲轴;还有一大一小两个铸铁飞轮。
二十多个工匠围在一起,按照张衡画的装配图,小心翼翼地把零件拼起来。
石磊站在一旁,额头布带下的印记微微发热。
他在感应每个零件的能量状态——有没有暗伤?
应力集中在哪里?
组装时会不会产生意外的内应力?
“刘奇,停一下。”
他突然开口。
正在拧螺栓的叫刘奇工匠停下手。
“这根连杆,中间有一段内部有裂纹。”
石磊说,
“虽然现在看不出来,但一受力就会断。换一根。”
刘奇把连杆取下来,对着光仔细看,果然在某个角度能看到一条细如发丝的暗纹。
“神了!”
刘奇惊叹,
“石先生,您这眼睛比咱们的探伤锤还准!”
“不是眼睛,是感应。”
石磊没多解释,
“继续吧,小心点。”
组装从清晨持续到黄昏。
当最后一个螺栓拧紧时,这台怪模怪样的机器终于完整地呈现在众人面前。
它长约六尺,宽三尺,高四尺,像个巨大的铁螃蟹趴在地上。
锅炉在后,汽缸在侧,连杆曲轴飞轮在前,结构裸露,没有任何装饰,只有金属和木头最原始的颜色。
“加水,生火。”
张衡下令。
学徒们往锅炉里加了三十斤水,炉膛里塞进干柴,点着。
火苗舔着锅炉底,铜制的压力表指针开始缓慢移动。
所有人都退到安全线后,眼睛死死盯着机器。
一炷香后,锅炉里的水烧开了。
压力表的指针跳到了“五”的位置——这是他们预设的安全线。
“压力够了。”
祖冲之看了眼温度计,
“开阀门!”
负责操作的工匠扳动阀门。
嗤——!
一股白汽从管路中冲出,冲进汽缸。
活塞被推动,向后移动。
连杆跟着动,带动曲轴旋转。
飞轮开始转动,起初很慢,然后越来越快。
“转了!转了!”
有人激动地喊起来。
飞轮呼呼作响,带动着整个传动系统运转。
活塞在汽缸里来回滑动,阀门按照预设的节奏开合,蒸汽有规律地喷出,在空气中凝结成白色的雾气。
成功了?
这个念头刚升起——
砰!!!
一声闷响。
汽缸盖突然炸开,碎片四处飞溅!
滚烫的蒸汽像失控的野兽般喷涌而出,把最近的几个工匠烫得哇哇大叫。
飞轮在惯性下又转了几圈,然后歪歪扭扭地停下来,连杆已经弯成了奇怪的形状。
现场一片混乱。
医官冲上来救治烫伤的人。
幸好伤得不重,只是皮外伤。
张衡脸色铁青,走到机器旁检查。
汽缸盖的固定螺栓断了三根,剩下的也都变形了。
连杆弯了,活塞卡死在汽缸里,牛皮密封烧焦了大半。
“压力太大了。”
祖冲之看着压力表——指针已经打到了顶,超过了最大量程,
“我们的阀门调节不够灵敏,蒸汽进来太多太快,汽缸承受不住。”
石磊蹲下身,用没受伤的手指碰了碰炸裂的汽缸盖边缘。
切口很新,断口呈脆性断裂的特征。
“材料也不行。”
他低声说,
“熟铁太脆,承受不了循环冲击。得用韧性更好的材料,或